Xây dựng mô hình động của hệ thống pin mặt trời có tính đến sự thay đổi các tham số cấu trúc :Luận văn thạc sĩ - Chuyên ngành : Kỹ thuật điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VÕ THỊ ÁNH TUYẾT

XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG

PIN MẶT TRỜI CÓ TÍNH ĐẾN SỰ THAY ĐỔI

CÁC THAM SỐ CẤU TRÚC

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN

Mã chuyên ngành: 60520202

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh.

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Trung Nhân

Người ph n iện 1: .......................................................................................................

Người ph n iện 2: .......................................................................................................

u n n thạc được o ệ tại H i đồng ch o ệ u n n thạc Trường

Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày . . . . . tháng . . . . n . . . . .

Thành phần H i đồng đánh giá lu n n thạc gồ :

1. .........................................................................- Chủ tịch H i đồng

2. .........................................................................- Ph n iện 1

3. .........................................................................- Ph n iện 2

4. .........................................................................- Ủy iên

5. .........................................................................- Thư ký

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học iên: VÕ THỊ ÁNH TUYẾT MSHV: 16003611

Ngày, tháng, n inh: 14/03/1979 Nơi inh: BÌNH DƯƠNG

Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN Mã chuyên ngành: 60520202

I. TÊN ĐỀ TÀI:

Xây dựng ô hình đ ng của hệ thống pin ặt trời có tính đến ự thay đổi các tha

ố c u trúc

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tì hiểu tổng quan ề c u tạo pin ặt trời à các phương pháp xây dựng ô

hình toán học của nó.

 Kh o át ự thay đổi của các thông ố c u trúc hệ thống đến hiệu u t là iệc

của hệ thống pin ặt trời.

 Đề xu t gi i pháp xây dựng ô hình toán học của t pin có tính đến ự thay

đổi của các thông ố c u trúc do ự thay đổi điều kiện n hành.

 Xây dựng ô hình trên Matla à ô phỏng kết qu kiể chứng.

II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 30/01/2018

III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/07/2018

IV. NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Nguyễn Trung Nhân

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20 …

NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TS. Nguyễn Trung Nhân

TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

i

LỜI CẢM ƠN

Để có thể hoàn thành lu n n t cách hoàn chỉnh, ên cạnh ự nỗ lực cố gắng của

n thân còn có ự hướng dẫn nhiệt tình của quý Thầy Cô, cũng như ự đ ng iên

ủng h của gia đình à ạn è trong uốt thời gian học t p nghiên cứu à thực hiện

lu n n thạc .

Với tình c chân thành cho phép tôi gửi lời c ơn âu ắc tới:

 Khoa Công Nghệ Điện_Trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM, cùng các gi ng

iên đã t n tình chỉ dạy à tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học t p,

nghiên cứu.

 Đặc iệt tôi xin ày tỏ lòng iết ơn âu ắc đến TS. Nguyễn Trung Nhân – người

hướng dẫn à cũng là người đã luôn t n tình hướng dẫn, chỉ o, giúp đỡ à

đ ng iên tôi trong uốt quá trình nghiên cứu à hoàn thành lu n n này.

 C ơn gia đình, ạn è à đồng nghiệp đã luôn khích lệ, đ ng iên à giúp đỡ

tôi trong quá trình học t p à nghiên cứu.

Mặc dù đã cố gắng r t nhiều, nhưng không tránh khỏi những thiếu ót, tôi r t ong

nh n được ự thông c , chỉ dẫn, giúp đỡ à đóng góp ý kiến của quý thầy cô, ạn

bè và đồng nghiệp để lu n n được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành c ơn!

TP HCM, tháng 07 năm 2018

Học viên thực hiện

Võ Thị Ánh Tuyết

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

u n n đưa ra t phương pháp ô hình hóa à ô phỏng t pin ặt trời. Mục

tiêu chính là để tì ra các thông ố của phương trình phi tuyến I-V ằng cách điều

chỉnh đường cong đặc tính tại a điể : điể hở ạch, điể công u t cực đại và

điể ngắn ạch. Ba điể này được l y từ ng ố liệu của t pin thực tế. Phương

pháp này đưa ra phương trình I-V tốt nh t ới ô hình quang điện (PV) t diode

có tính đến nh hưởng của điện trở nối tiếp và song song à o đ rằng công u t

cực đại của ô hình phù hợp ới công u t cực đại của t pin thực tế. Với các

thông ố của phương trình I-V đã được điều chỉnh, ta có thể xây dựng t mô hình

ạch quang điện PV ới t kỳ ô phỏng nào ằng cách ử dụng các khối toán học

cơ n. u n n gồ có 6 chương:

 Trong chương đầu người đọc ẽ có cái nhìn tổng quan ề thực trạng ử dụng

n ng lượng điện hiện nay.

 Chương 2 giới thiệu các định ngh a pin quang điện, ức xạ ặt trời à hệ thống

PV.

 Chương 3 t p trung ào giới thiệu à trình ày chi tiết ô hình hóa pin quang

điện, đặc tính n hành à các yếu tố nh hưởng đến đặc tính n hành.

 Chương 4 đề xu t gi i thu t xác định ô hình đ ng hệ thống PV.

 Chương 5 kiể chứng kết qu ô phỏng trên Matla ới dữ liệu của t pin

thực tế.

 Cuối cùng là kết lu n à hướng phát triển.

iii

ABSTRACT

This thesis proposes a method of modeling and simulation of photovoltaic arrays.

The ain o jecti e i to find the para eter of the nonlinear I–V equation by

adjusting the curve at three points: Open circuit point, Maximum power point, Short

circuit point. Given these three points, which are provided by all commercial array

data heet , the ethod find the e t I–V equation for the single-diode photovoltaic

(PV) model including the effect of the series and parallel resistances, and warranties

that the maximum power of the model matches with the maximum power of the real

array. With the parameters of the adjusted I–V equation, one can build a PV circuit

model with any circuit simulator by using basic math blocks. The thesis is

organized through six chapters:

 The fir t chapter gives overview of the situation of the current electrical energy.

 Chapter 2 i intended a an introduction to the u ject. It define the

photovoltaic process, introduces the main meteorological elements, the solar

irradiance and presents an overview of PV systems (stand alone systems and

grid connected systems).

 Chapter 3 focuses on an explicit modeling of solar cells. Different models

describing the operation and the behavior of the photovoltaic generator are

presented.

 Chapter 4 proposes the algorithm in a bid to determine the dynamic model of PV

system.

 Chapter 5 validates with experimental data of commercial PV arrays using

Matlab software.

 Finally, Chapter 6 is the conclusion and development.

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin ca đoan đây là công trình nghiên cứu của n thân tôi. Các kết qu nghiên

cứu à các kết lu n trong lu n n là trung thực, không ao chép từ t kỳ t

nguồn nào à dưới t kỳ hình thức nào. Việc tha kh o các nguồn tài liệu (nếu có)

đã được thực hiện trích dẫn à ghi nguồn tài liệu tha kh o đúng quy định.

Học viên

Võ Thị Ánh Tuyết

v

MỤC LỤC

MỤC ỤC ..........................................................................................................v

DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................... vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...................................................................................... ix

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT......................................................................................x

MỞ ĐẦU ..........................................................................................................1

1. Đặt n đề ...........................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu............................................................................1

3. Đối tượng à phạ i nghiên cứu.......................................................1

4. Cách tiếp c n à phương pháp nghiên cứu .........................................2

5. Ý ngh a thực tiễn của đề tài.................................................................2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NĂNG ƯỢNG ĐIỆN...................3

1.1 Thực trạng ử dụng các nguồn n ng lượng trên thế giới ....................3

1.2 Xu hướng ử dụng n ng lượng trong tương lai...................................5

1.2.1 Thủy điện.............................................................................................6

1.2.2 N ng lượng inh khối ..........................................................................6

1.2.3 Địa nhiệt ..............................................................................................7

1.2.4 N ng lượng đại dương.........................................................................8

1.2.5 Điện ặt trời (PV)...............................................................................8

1.2.6 Điện Mặt trời T p Trung (CSP) ..........................................................9

1.2.7 Sưởi à là át ằng n ng lượng ặt trời...................................9

1.2.8 N ng lượng gió....................................................................................9

1.3 Thực trạng khai thác n ng lượng ặt trời à pin ặt trời tại Việt

Nam...................................................................................................10

1.3.1 Thực trạng .........................................................................................10

1.3.2 Phát triển công nghiệp điện ặt trời đến n 2025..........................11

1.4 Kết lu n .............................................................................................12

CHƯƠNG 2 PIN QUANG ĐIỆN ..........................................................................14

2.1 Định ngh a quang điện ......................................................................14

2.1.1 Chiếu xạ à ức xạ ặt trời ..............................................................14

2.1.2 Công nghệ pin quang điện.................................................................16

2.1.3 Hoạt đ ng của t tế ào quang điện ...............................................19

2.1.4 Pin quang điện à các odul quang điện..........................................20

2.2 Giới thiệu ề hệ thống PV.................................................................24

2.2.1 Hệ thống PV đ c l p .........................................................................25

2.2.2 Hệ thống PV kết nối lưới...................................................................30